Vorlesung im Fachstudium Zoologie für Lehramt und Diplom

AG Spezielle Zoologie und Zoologische Sammlungen
Privatdozent Dr. Wolf-R. Große
(www.biologie.uni-halle.de/zool/coll/spez/spez_main.htm
+ [email protected])
Vergleichende Morphologie, Histologie und mikroskopische
Anatomie der Tiere
Vorlesung im Fachstudium Zoologie für Lehramt und Diplom
Fachrichtung Biologie
Einleitung
Die Vorlesung beinhaltet wichtige Stufen der Entwicklung tierischer Gewebe (Histologie als
Lehre von den Geweben). Dargestellt wird der Feinbau der Organe (mikroskopische
Anatomie). Grundlage ist der zelluläre Aufbau (Zytologie) der Gewebe. Die Wirkungsgefüge
des Organismus (Gewebefunktionen, Interaktionen u.ä.) werden erst durch die Kenntnis der
morphologischen Strukturen verständlich. Hier entstand mit der Histophysiologie ein
modernes Wirkungsfeld.
Im Fachpraktikum Vergleichende Histologie der Tiere (4 SWS) und im
Forschungsgruppenpraktikum (15 SWS) mit seinen verschiedenen methodischen
Blockveranstaltungen werden vielfältige praktischen Kenntnisse zu dem Vorlesungsstoff
vermittelt.
Literaturübersicht
1. Burck, H.-Ch.: Histologische Technik. Leitfaden für die Herstellung mikroskopischer
Präparate in Unterricht und Praxis.- Thieme Verlag, Stuttgart 1973.
2. Lüdtke,H.: Praktikum der vergleichenden Zoohistologie.- Fischer Verlag, Jena 1963.
3. Romeis, B.: Mikroskopische Technik..- Ed. P. Böck, Urban & Schwarzenberg, München,
Wien, Baltimore 1989 und folgende.
4. Welsch, U. & V. Storch: Einführung in die Cytologie und Histologie der Tiere.- Fischer
Verlag, Jena 1973.
5. Junqueira, L.C. & J. Carneiro: Histologie.- Springer-Verl. Berlin, 1996 und folgende.
6. Fiedler K. & Lieder, J.: Taschenatlas der Histologie für Mediziner und Biologen.- Frankh Kosmos, Stuttgart 1973.
7. Fiedler, K. & Lieder, J.: Mikroskopische Anatomie der Wirbellosen.- G. Fischer Verlag
Stuttgart, Jena, New York 1994.
8. Geyer, G.: Histologie und mikroskopische Anatomie.- Thieme Verlag, Leipzig 1980.
9. Kolb, M. H.: Vergleichende Histologie, Cytologie und Mikroanatomie.- Springer Verlag,
Berlin,, New York 1990.
10. Kühnel, W.: Taschenatlas der Zytologie, Histologie und mikroskopischen Anatomie.Thieme Verlag, Stuttgart/New York 1989 und folgende.
11. Leonhardt, H.: Histologie, Zytologie und Mikroanatomie des Menschen.- Thieme Verlag,
Stuttgart/New York 1990.
12. Liebich, H.-G.: Funktionelle Histologie. Farbatlas und Kurzlehrbuch der mikroskopischen
Anatomie der Haussäugetiere.- Schattauer, Stuttgart, New York 1993.
13. Welsch, U. (Hrsg.): Sobotta. Atlas Histologie. – Urban & Fischer, München und Jena 2002.
Themenübersicht
Thema 1: Organisationsstufen tierischen Gewebes und mikroskopische Anatomie
1.1 Epithelien
(name griech. epithelein - über etwas hinwegwachsen)
einfachste Gewebe, stehen wahrscheinlich auch an Basis tierischer Organismen, Übergang
Einzeller ---> Vielzeller, Definition von Epithel (n. Welsch/Storch 1973):
Zellverbände, die Oberflächen bedecken und Hohlräume auskleiden, werden Epithelien
genannt. Sie bestehen aus dicht beieinanderliegenden Zellen, die polar differenziert sind und
durch Kontaktzonen miteinander verbunden sind. Interzellularsubstanz tritt zurück und
Blutgefäße dringen nicht ein. Zellen durch Zellhafte (Desmosomen) fest verbunden, so dass
Verlust von Körperflüssigkeit (Lymphe) verhindert wird. Epithelien lagern einer
extrazellulären feinfasrigen Basallamina (Basalmembran) auf. Aufgrund der großen
Abnutzung müssen die Zellen ständig erneuert werden, wozu embryonale Ersatzzellen
vorhanden sind.
1.2 Binde- und Stützgewebe
meist vom 3. Keimblatt (Mesoderm) abzuleiten, äußerst vielgestaltig, eingeteilt nach Gestalt
und Aufgabe, allgemeine Bestandteile: 1. Zellen (Fibroblasten)
2. Fasern
3. Interzellularsubstanzen
1.3 Muskelgewebe
kontraktiles Gewebe, im Tierreich bei Protozoen vertreten (Myoneme), Epithelmuskelzellen
der Cnidaria, eigentliche Muskelgewebe der höheren Tiere
1.4 Nervengewebe
Spezialisierte Zellen zur Erregungsbildung und Erregungsleitung, typisch ist das Fehlen der
Grundsubstanz, etwa im Vergleich zu den Bindegeweben,
Neuron als genetische, trophische und funktionelle Einheit, untereinander verbunden über
Synapsen
Anmerkung: 1.3 und 1.4 unter histophysiologischen Kapiteln abgehandelt!
1.5 Sonderformen
1.5.1 Körperflüssigkeiten -Blut
Funktionen, Sicherlich Hauptfunktion der Stofftransport---da flüssig, eigene Leitungssystem
Weitere Funktionen sind Regelung des inneren Milieus, Abwehrfunktion (erworbene und
angeborene Immunität, Entzündungsreaktion), Wundverschluss
Reife Blutzellen haben begrenzte Lebensdauer, ständige Neubildung in Knochenmark und
lymphatischen Organen, Knochenmark besteht aus Stroma und den blutbildenden Zellen,
Reticulumzellen, Stammzellen-Vorläuferzellen-Reifephase.
1.5.2 Immunsystem und lymphatische Organe
Das Immunsystem ist aus lymphatischen Gewebe und freien Immunzellen aufgebaut, über
gesamten Körper verteilt, Zellen haben die Fähigkeit, körpereigene Moleküle zu erkennen
und fremde zu zerstören. T-Zellen aus dem Knochenmark reifen im Thymus (Wanderung von
Rinde zum Mark), wandern dann als reife T-Zellen in die peripheren lymphatischen Organe,
Milz als größtes lymphatisches Organ, sorgt für Abwehr und baut Blutzellen ab, besteht aus
bindegewebiger Kapsel mit Septen, dazwischen Milzgewebe (rote und weiße Pulpa),
1.5.3 Fettspeicherorgane
Fettgewebe der Vertebraten, spezielle Form des Bindegewebes, Differenzierung aus
Mesenchymzellen, Energiespeicher, Zellen einzeln oder in kleinen Gruppen in Geweben, bei
Amphibien als Fettkörper im Gonaden/Nierenbereich separat angelegt
Fettspaltung in Triglyceride und Fettsäuren, Energiegewinnung in den Mitochondrien
2. Funktionale Differenzierung der Körperhüllen von Evertebraten und Vertebraten
2.1. Allgemeiner Aufbau und Funktion
Die Haut, besteht in der Regel aus der ektodermalen Epidermis mit der Basallamina und der
darunter liegenden mesodermalen Cutis
Funktionen, Sonderformen (Spezialisierungen der Epidermis)
2. 2. Teil 1 - Wirbellose Bei Wirbellosen stets einschichtig, Integumentum = Haut, besteht in der Regel aus der
ektodermalen Epidermis, der darunter liegenden Basallamina und der von der Epidermis
gebildeten Cuticula,
Oberflächendifferenzierungen von Protozoen, Ciliatenhülle, Pinacoderm der Porifera
Mauerblatt der Hydra, Integument der Plathelminthes, Trematodes und Cestodes,
Rotatorienpanzer und Nematodencuticula, Annelidenepidermis, Cuticula der Arthropoden,
Epidermis der Echinodermaten
2.3. Teil 2
- Wirbeltiere Aufbau der Chordatenhaut
Körperhülle: Haut +
(Integument) (Cutis)
Unterhaut
(Subcutis)
Haut: Oberhaut (Epidermis) + Lederhaut (Dermis, Corium)
Sonderformen bei primitiven Deuterostomia, allgemeine Übersicht für Petromyzon, Fische,
Amphibien, Hautbildung und Hautderivate der Amniota.
3. Systeme der Nahrungsaufnahme und der Stoffumsatz
3.1. Einführung,
Aufgaben liegen in der Aufnahme und Transport der Nahrung, schrittweise
Aufarbeitung, Verdauung, dazu Ausbildung vielfältigster Drüsen- und
Speicherorgane, Abgabe fester Exkrete, teilweise hoch strukturiert.
Sonderformen:
1. Nahrungsvakuole der Protozoen
2. Gastralraum der Porifera
3. Gastrovaskularsysteme
3.2. Allgemeiner Aufbau des gastrointestinalen Systems der Bilateria
1. Einschichtiges Epithel des Entoderms der Wirbellosen.
von außen: Villisaum, Epithelzelle, ECM (Basallamina), Muskulatur oder Bindegewebe
2. Mehrschichtiger Darm der Wirbeltiere
von außen: Epithel (VD mehrschichtig, MD einschichtig), ECM, mesodermales Epithel
(BG + M), Muskulatur, Bindegewebe (Coelothel)
Tafel
Teile des Gastrointestinaltraktes
a. Stomodaeum, Vorderdarm (VD), Anfangsteil, Ectodermeinstülpungen, Zerkleinerung
der Nahrung, Hilfseinrichtung, meist mechanische Zerkleinerung selten
chemische Aufspaltung der Nahrung
b. Intestinum, Mitteldarm, MD, Ento (Urdarm) - und Mesoderm, Verdauung und
Resorption
c. Proctodaeum, Enddarm ED, Endteil, meist Ektoderm, Resorption, Ausscheidung
3.3. Allgemeiner Aufbau von Drüsenepithelien im Darmbereich
von Epithelien abzuleiten, meist über Einsenkungen entstanden, ursprünglich
schlauchförmig, viele Differenzierungen bei Wirbeltieren.
Formen der Endstücke: a. mucöses E., b. seröses E., c. gemischtes E.
3.4. Übersicht Tierreich
4. Feinbau glandulärer Organe
4. 1. Allgem. Aufbau
Sezernierende Zellen kommen im Verband der Epithelien häufig vor, 2 Hauptgruppen:
1. Schleimzellen (Mucocyten), mucöse Zellen, Sekret mucinhaltig, basophil, zäh
2. Eiweißzellen (Serocyten), seröse Zellen, Sekret acidophil, dünnflüssig,
eiweißhaltig, oft Gifte oder Enzyme
Sekretbildung und Einteilung
Nach der Art der Ausschleusung von Sekretionsprodukten aus der Drüsenzelle unterscheidet
man merokrine, apokrine und holokrine Sekretion
4. 2. Drüsen niederer Tiere
in reicher Zahl vorhanden, lassen sich schwer in das Drüsenschema der Wirbeltiere
einordnen.
4. 3. Ausgewählte Drüsen der Säugetiere
Speicheldrüsen (Glandulae salivariae) der Mundhöhle
Drüsen des gastro-intestinalen Bereiches
5. Stoffaustausch und Osmoregulation
5. 1. Morphologische Grundlagen
Möglichkeit der schnellen Stoffpassage
a) Vergrößerung der Oberflächen, Bsp: Kiemen, Lungen
b) dünne Gewebsschicht (meist Epithelien), die äußeren von innerem Medium trennt,
Bsp. Endothelien Niere, Lunge
c) Basallamina, mit wechselnder Permeabilität, Bsp: Leberkapillaren Differenzierung
klein, wenn Schlitze oder Poren entstehen, die von Diaphragma überspannt sind,
5. 2. Regulationsmechanismen zur Stabilisierung des inneren Milieus
a. Aufbau eines stabilen inneren Milieus bei der Entstehung des Lebens, Zellen,
Metazoen
b. Aufbau von Regel- und Transportsystemen
c. Osmotisches Gleichgewicht
5. 3. Stoffpermeation, ist abhängig von: Größe des osmotischen Gradienten,
Oberflächen/Volumenverhältnis der Tiere, Permeabilität der Epithelien, Nahrungs- und
Wasseraufnahme, Thermoregulation und Verdunstung, Beseitigung von
Stoffwechselendprodukten
5. 4. Histologischer Feinbau regulatorischer Epithelien und Zellen
Epithelien: a) geschlossenes Endothel, b. gefenstertes Endothel, c. Endothel mit
Lücken
Sinusoide
Regulatorische Zellen
5. 5. Hautatmung und Atmungsorgane
Ausbildung von Atmungsorganen: in der Regel Ein- oder Auffaltungen,
-Abfaltungen von Integument, Darmtrakt, Epithelien (respiratorische Oberfläche)
- dazu kommt Kontakt mit Kreislaufsystemen (Kapillaren) und den darin befindlichen
Medien (Blut)
- Typen: Kiemen, Tracheen, Lungen
5. 6. Exkretion und Osmoregulation
Leben entstand vor einigen Milliarden Jahren in leicht salzigem Meerwasser
---> Abstammung auch heute noch in intrazellulärem Milieu, extrazelluläres Wasser ebenfalls
als dünner Film um jede Zelle
Entwicklung eines stabilen inneren Milieus befähigte Tiergruppen, auch bei osmotisch
ungünstigen Bedingungen zu überleben, Regulationsmechanismen, weit verbreitete Organe zur
Exkretion und Ionenregulation sind die Nephridialorgane, gebunden an triploblastisches
Entwicklungsniveau, mesodermaler Abstammung.
Protonephridien
Sonderformen der Protonephridien
Metanephridien
Sonderformen der Exkretion und Osmoregulation
-Kontraktile Vakuole
- Übersicht osmoregulatorische Anpassungen bei Vertebraten: - Chloridzellen
(Ionocyten), Rectaldrüsen der Fische, Salzdrüsen
6. Neuromyale Systeme im Tierreich
Arbeitsübersicht
Sensorische Systeme --->Sinnesorgane, Reize perzipieren,
Erregung, Nervengewebe, Axonaler Transport, Synapsen
Transport und Verteilung --->Neurosekretorische Zellen und
Hormonsysteme, Botenstoffe über das Blut, Erfolgsorgane, z.B.
Corpora cardiaca + Corpora allata, Hypophyse
Motorische und sekretorische Systeme ---> Erfolgsorgane wie
Drüsen, Muskeln, Pheromondrüsen
6.1. Grundlagen, Nervenzellen und -Gewebe
Nervenzellen --->Morphologie:
unipolare (pseudounipolare)
bipolare
Nervenzellen
multipolare
--->Aufbau im Längsschnitt: Perykaryon, Dendriten, Nisslsubstanz (Schollen), (EWProduktion, in 14 Tagen 1 x bei Säugern umgesetzt), Axon -- Neurit (Neuroplasma +
Filamente), Synapsen -- Endbäumchen mit Boutons
Typen von Nervenzellen:
1. motorische Nervenzelle
2. Spinalganglienzellen
3. Purkinje-Zellen
4.Pyramidenzellen,
Typen von Nervenfasern:
1. markhaltige Nervenfasern
2. marklose Nervenfasern
6. 2. Nervensysteme im Tierreich
6. 3. Neurosekretorische Zellen und Hormonsysteme
Hormone als Botenstoffe
Neurohämalsystem = Nervenzellen mit Blutbahnen, bei wirbellosen Tieren nur für Insekten und
Krebse gut untersucht. Bei Wirbeltieren gibt es eine große Anzahl neurosekretorischer Zellen
und hormonbildender Zellen, in Gewebe und Drüsen zusammengefasst,
nach ihrem chemischen Aufbau unterscheidet man:
1. Peptid- oder Proteohormone
2. Steroidhormone
Hormondrüsen der Wirbeltiere, Orte der Hormonbildung
1. Hypophyse
2. Nebenniere
3. Schilddrüse + parafollikuläre Zellen (Calitonin)
4. Gonaden
5. Epiphyse
6. Epithelkörperchen (Nebenschilddrüse)
7. Langerhanssche Inseln
8. Juxtaglomeruläre Zellen
daneben die Gewebshormone, die auch auf dem Blutweg wirken
1. Gastrin, G-Zellen des Pylorus und Dünndarm
2. Sekretin, S-Zellen des Duodenum + Jejunum
3. Serotonin, EC-Zellen des Magens, Dünndarm, Bronchien usw., Kontraktion glatter
Muskulatur
4. Histamin, EC-Zellen Magen, wirken auf Blutkapillaren, Durchblutung von Kapillaren
5. Cholecystokinin des Dünndarms, Darmmotorik, APUD-System: periphere endocrine
Zellen (ca. 40) + Hormondrüsen, stammen vom neuralen Anteil des Ectoderms
ab, bilden peripheren endocrinen Anteil des NS
6. 4. Muskulatur und Bewegung
1. glatte Muskulatur
2. quergestreifte Muskulatur
a. Skelettmuskulatur
b. Herzmuskulatur
c. schräggestreifte Muskulatur
Typen exakt nur durch Elmi-Bilder unterscheidbar
6.5. Sinnesorgane (Auswahl)
6.5.1.Allgemeine Grundlagen
Sinnesorgane nehmen Reize aus der Umwelt (Umwelt allgemein, auch Körperinneres), wandeln
spezifischen Reiz in Erregung um, diese werden über Nervensystem weitergeleitet
Funktionsschema Hormondrüsen der Wirbeltiere
6.5.2. Typen von Sinneszellen
--->primäre Sinneszellen - Perikaryon im Epithelverband , Bsp.: Photo- und Chemorezeptoren,
Insektensensillen, Axon in die Tiefe
--->sek. Sinneszellen - Rezeptor ohne Axon, Verschaltung gleich im Epithelverband, Bsp.:
Mechanorezeptoren, auch bei Mollusken, Anneliden
--->Sinnesnervenzellen - Perikaryon liegen unter Epithel, senden Dendrite zum Ort der
Reizaufnahme, sekundäre Hüllzellen, Bsp.: sensitive Mechanorezeptoren
6.5.3. Schematischer Aufbau
Reiz trifft auf ein Intermedium, Sinnesorgan meist zusammengesetzt: Hilfszellen, Sinneszellen
und Epithelzellen, Strukturen der Erregungsleitung,
6.5.4. Einteilung der Sinnesorgane
meist nach Energieform der Reize: Chemo-, Thermo-, Hygro-, Elektro-, Mechano-,
Photorezeptoren, riesige Mannigfaltigkeit im Tierreich
7. Grundlagen der Fortpflanzung bei Evertebraten und Vertebraten
7. 1. Allgemeiner Aufbau der Geschlechtsorgane
Aufbau variabel, Bildung der Geschlechtszellen, Begattungsorgane, Hilfseinrichtungen,
Begriffe
7. 2. Entwicklung der Geschlechtszellen
verläuft in 3 Phasen
1. Vermehrungsphase: Entstehung von Spermatogonien über mitotische Teilungen, ebenso
Oogonien
2. Wachstumsphase: es entsteht große Spermatocyte I (diploid), danach 1. R (Meiose) und 2
Spermatocyte II (haploid) und 2. R, so daß 4 kleine rundl. Spermatiden entstehen,
Oogonie -- Oocyte (Größer als Oogonie)
3. Reifungsphase Spermiohistogenese: Spermatiden -- --- Spermien,
Reifungsphase der Oocyste
7. 3. Übersicht über Fortpflanzungsweisen/-Organe im Tierreich
Ausgewählte Formen: Placozoa, Porifera, Nemathelminthes, Mollusca, Annelida,
Arthropoda, Vertebrata.